Indice degli argomenti
-
LEZIONI CORSO DI CHIMICA FISICA a.a. 2023-2024
Gli studenti che intendono seguire il Corso di Chimica Fisica per i due canali (A-L) ed (M-Z) a.a. 2023-2024, devono registrarsi compilando il seguente modulo:
Registrazione studenti Corso di Chimica Fisica (A-L) a.a. 2023-2024 (google.com)
Registrazione studenti Corso di Chimica Fisica (M-Z) a.a. 2023-2024 (google.com)
Le lezioni del Corso di Chimica Fisica inizieranno lunedì 04.03.2024 ed avranno il seguente orario settimanale:
Chimica Fisica (A-L):
Lunedì: 08.00 – 10.00 – Aula A (PDT)
Martedì: 08.00 – 10.00 – Aula A (Ed. CU019)
Mercoledì: 15.00-17.00 – Aula A (PDT)
Chimica Fisica (M-Z):
Martedì: 15.00-17.00 - Aula D (PDT)
Giovedì: 08.00 – 10.00 – Aula D (PDT)
Venerdì: 08.00-10.00 – Aula A (Ed. CU019)
-
Obiettivi generali
Scopo del corso è quello di fornire agli studenti le informazioni necessarie per una conoscenza critica dei principi e delle applicazioni della chimica fisica che vanno dalla termodinamica classica, alla cinetica, all'elettrochimica e, in particolare, alla termodinamica dei processi irreversibili che sono le basi per comprendere alcuni degli argomenti trattati nei corsi degli anni successivi di carattere biochimico, chimico farmaceutico e farmacologico, con particolare riguardo ai processi di trasporto.
Obiettivi specifici
Risultati apprendimento
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:- conoscere i principi che stanno alla base della chimica fisica con particolare riguardo al trattamento termodinamico, cinetico e della termodinamica dei processi irreversibili;
- essere in grado di comprenderne le potenzialità ed il loro utilizzo per lo studio di sistemi reali, con particolare riguardo a quelli biologici.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
- avere una comprensione dei differenti approcci teorico-sperimentali per la risoluzione di problemi in campo biochimico e farmacologico.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO:
- essere in grado di sviluppare il proprio senso critico in seguito a stimoli da parte del docente:
- essere in grado di collegare gli argomenti studiati grazie anche alla multidisciplinarietà del corso integrando la chimica fisica con le conoscenze già acquisite o da acquisire di tipo chimico (chimica inorganica, organica, biochimica) e biologico (farmacologia e tossicologia).
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
- essere in grado di descrivere temi scientifici inerenti ai sistemi reali utilizzando in maniera critica le metodologie e le tecniche trattate nel corso.
ABILITA' COMUNICATIVE:
- essere in grado di discutere i temi scientifici inerenti la chimica fisica ed applicarli a processi biologici, farmaceutici e farmacologici.
General objectives
The course aims to provide students the information necessary for a critical knowledge of the principles and applications of physical chemistry ranging from classical thermodynamics to kinetics, electrochemistry and, in particular, to the thermodynamics of irreversible processes. I this way students will acquire the basis to understand some of the topics covered in the courses in the next years of biochemical, chemical pharmaceutical and pharmacological character, with particular regard to transport processes.
Specific objectives
Learning results
KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING ABILITY:
• to know the principles underlying physical chemistry about the thermodynamic, kinetic and thermodynamic treatment of irreversible processes;
• to be able to understand its potential and its use for the study of real systems, about the biological ones.
ABILITY TO APPLY KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
• to understand the different theoretical-experimental approaches for the resolution of problems in the biochemical and pharmacological fields.
JUDGMENT AUTONOMY:
• to be able to develop their critical sense following stimuli coming from the teacher:
• to be able to link the topics studied thanks also to the multidisciplinary of the course by integrating the physical chemistry with the knowledge already acquired or to be acquired of the chemical type (inorganic, organic, biochemical chemistry) and biological (pharmacology and toxicology).
LEARNING SKILLS:
- To be able to describe scientific topics related to real systems using in a critical way the methodologies and techniques covered in the course.
COMMUNICATIVE SKILLS:
- To be able to discuss scientific topics related to physical chemistry and apply them to biological, pharmaceutical and pharmacological processes.
-
Prerequisiti
Si consiglia fortemente di aver sostenuto i seguenti esami del primo anno:
Matematica: per la conoscenza dei logaritmi, proprietà di vettori e scalari, studio di funzioni, derivate ed integrali;
Fisica: per le leggi fondamentali, lavoro ed energia, distribuzione energetica
Chimica Generale: principi generali e proprietà delle soluzioni
Programma
Termodinamica classica.
Introduzione. Definizione di sistema, ambiente, variabili o funzioni termodinamiche. Stati di equilibrio e trasformazioni termodinamiche. Calore e Lavoro. Calorimetria.
Il primo principio. Energia interna. Capacità termica e calore specifico. Applicazione del primo principio ai gas perfetti.
Entalpia. Entalpia delle reazioni in fase gassosa. Entalpia delle trasformazioni fisiche, atomiche e molecolari. Termochimica. Legge di Hess. Entalpia standard di formazione. Variazione dell’entalpia con la temperatura: legge di Kirchhoff. Effetto di Joule-Thomson.
Secondo principio. Enunciati. Trasformazioni spontanee. Reversibilità e irreversibilità.
Entropia. Definizione termodinamica. Disuguaglianza di Clausius. Espansione isoterma reversibile e irreversibile di un gas perfetto. Trasformazioni adiabatiche. Cicli termodinamici. Teorema e ciclo di Carnot. Variazione dell’entropia con la temperatura.
Terzo principio. Teorema di Nernst. Relazione di Boltzmann.
Energia di Helmholtz ed energia di Gibbs. Funzione lavoro massimo. Energia libera di reazione. Equazione fondamentale della termodinamica. Relazioni di Maxwell. Equazione di stato termodinamica. Variazione dell’energia di Gibbs con la pressione e con la temperatura. Equazione di Gibbs-Helmholtz. Fugacità ed attività. Grandezze molari parziali. Potenziale chimico. Criterio termodinamico dell’equilibrio. Quoziente di reazione e costante di equilibrio. Costante di equilibrio e distribuzione di Boltzmann. Principio di Le Chatelier. Equazione di Van’t Hoff.
Le trasformazioni fisiche delle sostanze pure. I diagrammi di stato: punto critico, punto di ebollizione e di fusione, punto triplo. Il diagramma di stato dell’acqua. Equazione di Clapeyron. Le proprietà delle miscele semplici. Descrizione termodinamica delle miscele. Grandezze parziali molari. Il volume parziale molare. L’energia di Gibbs parziale molare. L’equazione di Gibbs-Duhem. Grandezze termodinamiche di mescolamento. Il potenziale chimico dei liquidi. Le soluzioni ideali. La legge di Raoult. Le soluzioni diluite ideali. La legge di Henry. Le proprietà colligative: l’innalzamento ebullioscopio, crioscopico e la pressione osmotica. L’attività del solvente. L’attività del soluto. Soluzioni diluite ideali. Soluti reali.
Equilibri di fase: Diagrammi di stato delle miscele. Sistemi a due componenti e diagrammi temperatura-composizione. Diagrammi di stato liquido-liquido per sistemi a due componenti parzialmente miscibili. Diagrammi di stato liquido-vapore per miscele di liquidi volatili: curve caratteristiche di tensione di vapore; diagrammi pressione-composizione e temperatura-composizione; distillazione semplice e frazionata; azeotropi.
Proprietà delle soluzioni elettrolitiche: attività; Teoria di Debye-Hückel; conducibilità elettrolitica: conducibilità e resistività; misura della conducibilità; legge della migrazione indipendente degli ioni; mobilità e numeri di trasporto. Diffusione. prima legge di Fick, equazione di Einstein-Smoluchowski, teorema di Gauss della divergenza, seconda legge di Fick. Mobilità. Equazione di Einstein, Equazione di Stokes- Einstein, Equazione di Nernst-Einstein. Equazione di Debye-Hückel- Onsager.
Cinetica chimica: Velocità di reazione, costanti di velocità e leggi cinetiche. Ordine di reazione. Leggi cinetiche in forma integrata. Reazioni di ordine 0, del I, II e III ordine. Pseudo-ordine. Tempo di dimezzamento. Molecolarità delle reazioni. Reazioni elementari e non elementari. Cinetiche delle reazioni di equilibrio, delle reazioni consecutive e competitive.
Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura. Equazione di Arrhenius. L’origine dei parametri di Arrhenius. Teoria delle collisioni. Teoria del complesso attivato e dello stato di transizione. Entalpia ed entropia di attivazione.
La catalisi. Catalizzatori omogenei ed eterogenei. Catalisi micellare. Gli enzimi e la catalisi enzimatica: i modelli di Michaelis-Menten e Briggs-Haldane; significato biochimico-fisico della costante di Michaelis; rappresentazioni grafiche dei dati sperimentali. Inibitori enzimatici: inibizione di tipo competitivo, non competitivo e acompetitivo.
Catalisi eterogenea: strato di diffusione di Nernst. Tensioattivi: caratteristiche generale e loro classificazione. Monolayer bi e multilayer. I tensioattivi e la concentrazione micellare critica. Catalisi micellare. Sistemi dispersi: proprietà e caratteristiche. Tensione superficiale. Eccedenza superficiale Isoterma di adsorbimento di Gibbs.
Colloidi: classificazione e principali caratteristiche. Stabilità dei colloidi. Il potenziale di Lennard Jones. La termodinamica di formazione delle micelle.Il doppio strato elettrico. Sovrapposizione del doppio strato. Teoria DLVO. Flocculazione e coagulazione. Stabilizzazione sterica
Termodinamica del non equilibrio. Termostatica e termodinamica: dall'equilibrio allo stato stazionario; reversibilità ed irreversibilità. Teorema di Curie, Teorema di Prigogine, Legge di Onsager. La funzione di dissipazione; sistemi termodinamici, reazioni chimiche e processi irreversibili; tempo di rilassamento, velocità di reazione e funzione di dissipazione; teoria della velocità assoluta di reazione; funzioni di partizione; stabilità dei sistemi in stato stazionario.
Proprietà delle membrane biologiche. Trasporto passivo. Trasporto facilitato: approccio cinetico e basato sulla termodinamica dei processi irreversibili. Cenni sul trasporto attivo.
La termodinamica e lo sviluppo sostenibile. Economia dello stato stazionario. Entropia e processi economici. La legge dell’entropia. Bioeconomia. Indicatori di sostenibilità ecologica: Exergia ed Emergia.
Modalità di svolgimento dell’insegnamento
L’insegnamento di Chimica Fisica consiste in lezioni frontali di 64 ore con gli studenti. Le lezioni sono tutte interattive, per cui il docente stimola gli studenti con domande alle quali essi, in virtù dei corsi già seguiti, e del progredire del corso possono dare risposta. Questo permette al docente di rendere evidenti i collegamenti tra il corso in essere e alcuni corsi precedenti, le cui nozioni hanno un ruolo importante per la comprensione di quanto proposto a lezione. I continui richiami a nozioni di corsi precedenti ma anche a quelli che verranno seguiti negli anni successivi, hanno lo scopo di abituare lo studente a considerare la materia proposta non come qualcosa di chiuso, finalizzato al superamento dell’esame finale, ma vuole educare lo studente ad uno studio multidisciplinare, che è assolutamente richiesto per uno studente del 2° anno di questo corso di laurea. Lo studente potrà trovare sulla piattaforma e-learning le slide e il materiale didattico (programma d’esame, testi consigliati) utili per la preparazione dell’esame. Resta inteso che le slide sono una guida agli argomenti di esame, ma non potranno mai assolutamente sostituirsi ai testi consigliati e alle lezioni frontali tenute dal docente.
Descrizione dei metodi di accertamento
Le modalità di valutazione del corso sono caratterizzate da un appello di esame orale fissato ogni mese dell’anno, esclusi i mesi di agosto e dicembre. L’esame è aperto per 15-20 giorni per dare modo agli studenti la possibilità di scegliere la data più opportuna per sostenere l’esame. Il voto è espresso in trentesimi, con eventuale lode. Il superamento dell'esame presuppone il conferimento di un voto non inferiore ai diciotto/trentesimi e comporta l'attribuzione dei corrispondenti crediti formativi universitari. Nella valutazione delle prova ai fini dell’attribuzione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti dimostrato (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (errori nell’applicare i concetti, discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), della capacità di senso critico e di formulazione di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta).
In genere si parte da domande di carattere molto generale sui concetti principali della termodinamica e/o della cinetica a cui seguono domande di approfondimento più specifiche e di complessità crescente riguardante l’applicazione dei principi studiati per descrivere fenomeni reali. Per il superamento dell'esame è sconsigliato lo studio mnemonico, ma è richiesta in maniera preponderante la comprensione dei concetti principali. E’ particolarmente apprezzata la capacità di collegare e confrontare gli argomenti svolti in diverse parti del corso di Chimica Fisica e/o in altri corsi. Nel corso della prova potranno essere trattati anche esempi numerici.
-
Prerequisites
We strongly recommend that you have taken the following first-year exams:
Mathematics: for the knowledge of logarithms, properties of vectors and scalars, study of functions, derivatives and integrals;
Physics: for fundamental laws, work and energy, energy distribution
Inorganic Chemistry: general principles and properties of solutions
COURSE PROGRAMME
Classical Thermodynamics.
Introduction. Definition of system, environment, variables or thermodynamic functions. States of equilibrium and thermodynamic transformations. Heat and Work. Calorimetry.
The first principle. Internal energy. Thermal capacity and specific heat. Application of the first principle to perfect gases.
Enthalpy. Enthalpy of reactions in the gaseous phase. Enthalpy of physical, atomic and molecular transformations. Thermochemistry. Law of Hess. Enthalpy training standard. Variation of enthalpy with temperature: Kirchhoff's law. Joule-Thomson effect.
The second principle. Utterances. Spontaneous transformations. Reversibility and irreversibility.
Entropy. Definition of thermodynamics. Clausius inequality. Reversible and irreversible isothermal expansion of a perfect gas. Adiabatic transformations. Thermodynamic cycles. Theorem and Carnot cycle. Variation of entropy with temperature.
Third principle. Nernst's theorem. Boltzmann report.
Helmholtz energy and Gibbs energy. Maximum work function. Free reaction energy. The fundamental equation of thermodynamics. Maxwell reports. Thermodynamic state equation. Variation of Gibbs energy with pressure and temperature. Gibbs-Helmholtz equation. Fugacity and activity. Partial molar quantities. Chemical potential. Thermodynamic equilibrium criterion. Reaction quotient and equilibrium constant. The Boltzmann equilibrium constant and distribution. Le Chatelier's principle. Van't Hoff equation.
The physical transformations of pure substances. State diagrams: critical point, boiling point and melting point, triple point. The water status diagram. Clapeyron equation. The properties of simple blends. Thermodynamic description of the mixtures. Partial molar quantities. The molar partial volume. Partial molar Gibbs energy. The Gibbs-Duhem equation. Thermodynamic mixing quantities. The chemical potential of liquids. The ideal solutions. Raoult's law. The ideal diluted solutions. Henry's law. Colligative properties: elevated ebullioscope, cryoscopic and osmotic pressure. Solvent activity. The activity of the solute. Ideal diluted solutions. Real solutions.
Phase equilibria: Mix state diagrams. Two-component systems and temperature-composition diagrams. Liquid-liquid status diagrams for partially miscible two-component systems. Liquid-vapor state diagrams for volatile liquid mixtures: characteristic vapor pressure curves; pressure-composition and temperature-composition diagrams; simple and fractional distillation; azeotropes.
Properties of electrolyte solutions: activity; Debye-Hückel theory; electrolytic conductivity: conductivity and resistivity; conductivity measurement; independent ion migration law; mobility and transport numbers. Dissemination. Fick's first law, Einstein-Smoluchowski equation, Gauss's theorem of divergence, Fick's second law. Mobility. Einstein equation, Stokes-Einstein equation, Nernst-Einstein equation. Debye-Hückel-Onsager equation.
Chemical kinetics: reaction speed, velocity constants and kinetic laws. Reaction order. Kinetic laws in integrated form. Reactions of order 0, of the I, II and III order. Pseudo-order. Half-life. Molecularity of reactions. Elementary and non-elementary reactions. Kinetics of equilibrium reactions, consecutive and competitive reactions.
The dependency of the reaction speed from the temperature. Arrhenius equation. The origin of the Arrhenius parameters. Collision theory. Theory of the activated complex and of the transition state. Enthalpy and activation entropy.
Catalysis. Homogeneous and heterogeneous catalysts. Micellar catalysis. Enzymes and enzymatic catalysis: the models of Michaelis-Menten and Briggs-Haldane; the biochemical-physical meaning of Michaelis's constant; graphical representations of experimental data. Enzyme inhibitors: competitive, non-competitive and incompetitive inhibition.
Heterogeneous catalysis: Nernst diffusion layer. Surfactants: general characteristics and their classification. Monolayer bi and multilayer. Surfactants and critical micellar concentration. Micellar catalysis. Dispersed systems: properties and characteristics. Surface tension. Surface excess, the Gibbs adsorption isotherm.
Colloids: classification and main characteristics. Stability of colloids. The potential of Lennard Jones. The thermodynamics of formation of micelles. The double electric layer. Double layer overlap. DLVO theory. Flocculation and coagulation. Steria stabilization
Thermodynamics of non-equilibrium. Thermostatics and thermodynamics: from equilibrium to steady state; reversibility and irreversibility. Curie Theorem, Prigogine Theorem, Law of Onsager. The dissipation function; thermodynamic systems, chemical reactions and irreversible processes; relaxation time, reaction speed and dissipation function; theory of absolute reaction speed; partition functions; stability of steady-state systems.
Properties of biological membranes. Passive transport. Facilitate transport: kinetic approach and nonequilibrium thermodynamics approach. Main principles of active transport.
Thermodynamics and sustainable development. Steady state economics. Entropy and economic processes. The law of entropy. Bioeconomy. Indicators of ecological sustainability: Exergy and Emergy.
Methods of conducting the course
The Course of Physical Chemistry consists of 64 hours of frontal lessons with the students. The lessons are all interactive, so the teacher stimulates the students with questions to which they, by virtue of the courses already followed, and the progress of the course can give an answer. This allows the teacher to make evident the links between the current course and some previous courses, whose notions play an important role in understanding what is proposed in class. The continuous references to notions of previous courses but also to those that will be followed in the following years, have the purpose of accustoming the student to consider the proposed subject not as something closed, aimed at passing the final exam, but wants to educate the student to a multidisciplinary study, which is absolutely required for a 2nd year student of this degree program. The student will find on the e-learning platform the slides and the teaching material (exam program, recommended texts) useful for the preparation of the exam. It is understood that the slides are a guide to the exam topics, but they can never absolutely replace the recommended texts and lectures given by the teacher.
Description of the assessment methods
The assessment methods of the course are characterized by an oral exam call fixed each month of the year, excluding the months of August and December. The exam is open for 15-20 days to give students the opportunity to choose the most appropriate date to take the exam. The vote is expressed in thirtieths, with possible praise. Passing the exam presupposes the conferment of a grade of not less than eighteen / thirty and involves the assignment of the corresponding university credits. In the evaluation of the tests for the purpose of the assignment of the final grade, the following will be taken into account: the level of knowledge of the demonstrated contents (superficial, appropriate, precise and complete, complete and in-depth), the ability to apply the theoretical concepts (errors in applying the concepts, discrete, good, well established), the capacity for analysis, synthesis and interdisciplinary links (sufficient, good, excellent), the capacity for critical sense and the formulation of judgments (sufficient, good, excellent), the mastery of expression (deficient, simple, clear and correct, safe and correct).
In general, we start from very general questions about the main concepts of thermodynamics and / or kinetics, followed by more specific and more detailed questions about the application of the principles studied to describe real phenomena. To pass the exam, the mnemonic study is not recommended, but the understanding of the main concepts is required in a preponderant manner. The ability to connect and compare the topics held in different parts of the Physical Chemistry course and/or in other courses is particularly appreciated. Numerical examples may also be processed during the test.
-
Sebbene non sia richiesto un testo specifico, per un maggiore approfondimento dei temi trattati fare riferimento ad alcuni libri fondamentali, tra cui:
• Peter W. Atkins – Chimica Fisica – Quinta edizione, Zanichelli
• C. Botrè: "Principi di Bioirreversibilità", Bulzoni Editore, 1976
• C. Botrè: "Le Basi Chimico-Fisiche della Farmacologia", Editore Grasso, 1984•
• Dispense disponibili sul sito internet del docente
Reccomended Texts
Although a specific text is not required, further in-depth studies need to refer to some fundamental books including: 1) P. W. Atkins - CHIMICA FISICA, Zanichelli (IV o V edizione); 2) C. Botrè: "Principi di Bioirreversibilità", Bulzoni Editore, 1976 3) C. Botrè: "Le Basi Chimico-Fisiche della Farmacologia", Editore Grasso, 1984; 4)
-
"Classical thermodynamics is the only physical theory of universal content which
I am convinced will never be overthrown, within the framework of applicability of its basic concepts."
Albert Einstein
Il calore può essere convertito in lavoro (I principio)... ma la conversione completa è possibile solamente allo zero assoluto (II principio)
... e lo zero assoluto non è raggiungibile (III principio)
Peter Atkins
-
Franco Mazzei
Sapienza Università di Roma
Biosensors Laboratory - Dipartimento di Chimica Tecnologie del Farmaco (CTF)
P.le A. Moro 5 - 00185 Roma
Tel. +39 0649913225
franco.mazzei@uniroma1.it
Curriculum degli Studi:
1985: Laurea in Chimica, Sapienza Università di Roma.
1991: Dottorato di Ricerca in "Scienze Chimiche", Sapienza Università di Roma.
Esperienze professionali e di ricerca
(2002 -2007) Membro della Giunta del Dipartimento di Studi di Chimica e Tecnologia delle Sostanze Biologicamente Attive
(2003 - 2007) Membro della Commissione Ricerca della Facoltà
(2002 -) Membro della Commissione per la realizzazione della nuova pagina web della Facoltà di Farmacia.
(2003 – 2010 ) Membro del Nucleo di Valutazione per l’attività didattica e di ricerca della Facoltà di Farmacia
(2009 - ) Responsabile dell’identità visiva della Facoltà di Farmacia
(2006 - ) Membro del Consiglio del Corso di Dottorato di Ricerca in "Scienze Farmaceutiche" della Sapienza Università di Roma
Attività di ricerca
Franco Mazzei dirige il Biosensors Laboratory dal 2006, la sua attività di ricerca, si è svolta, e continua a svolgersi, principalmente nell’ambito della realizzazione, caratterizzazione e messa a punto di sistemi elettrochimici ed ottici per lo studio delle interazioni fra specie chimiche diverse.
Le caratteristiche di tali sistemi sono state progettate con l’intento di definire i possibili tipi di interazione fra proteine o anticorpi selezionati e differenti molecole, principalmente al fine di stabilire il loro meccanismo chimico fisico di azione in matrici diverse. In particolare sono state studiate l’accoppiamento di numerose molecole enzimatiche e anticorpi con sensori elettrochimici e/o ottici modificati con materiali nanostrutturati per lo sviluppo di sistemi di rilevamento applicati per la risoluzione di problematiche diverse; principalmente in campo clinico, alimentare, tossicologico e farmacologico. Tutto questo anche attraverso convenzioni tra la Sapienza Università di Roma e il Ministero della Salute per lo studio di processi e la determinazione di sostanze coinvolte nelle pratiche doping; come pure a livello europeo sia nel 6° Programma Quadro che Eurostars nell’ambito del settore delle nanotecnologie applicate alla realizzazione di biosensori elettrochimici.
Le principali linee di ricerca del proponente possono essere così riassunte:
1) Caratterizzazione dei differenti aspetti connessi alla progettazione ed alla realizzazione di biosensori elettrochimici basati sul trasferimento elettronico mediato e diretto per la risoluzione di problematiche in campo clinico, tossicologico e alimentare. Tra le ricerche intraprese in questo ambito quelle più significative sono:
a) Caratterizzazione delle principali proprietà bioelettrochimiche di enzimi redox.
b) Valutazione e caratterizzazione di procedure di immobilizzazione innovative di proteine e mediatori redox nello sviluppo di biosensori elettrochimici.
c) Impiego di materiali nanostrutturati (nanotubi di carbonio, fullerene, nanoparticelle d’oro) per la realizzazione di biosensori elettrochimici ad elevate prestazioni.
d) Studio delle proprietà elettrochimiche di nuove molecole che possono essere utilizzate come mediatori redox nella realizzazione di biosensori basati sul trasferimento elettronico mediato.
e) Studio della formazione di complessi di inclusione ad opera di beta ciclodestrine.
2) Realizzazione di immunosensori basati sulla Risonanza Plasmonica Superficiale (SPR) per la risoluzione di problematiche in campo clinico e farmacologico (per la rilevazione di sostanze coinvolte nelle pratiche doping)
3) Applicazione dell’SPR nella valutazione della cinetica e della termodinamica di interazione tra proteine.
4) Applicazione della SPR accoppiata con la spettrometria di massa finalizzata al drug discovery.
Elenco di 20 pubblicazioni selezionate tra quelle realizzate negli utlimi 6 anni
I.F. attuale totale: 87.57; I.F. medio: 4.38
(I.F. totale riferito all’anno di pubblicazione: 82.32; I.F. medio: 4.11)
1. Frasconi, M., Mazzei, F., Electrochemically Controlled Assembly and Logic Gates Operations of Gold Nanoparticle Arrays, (2012) Langmuir 28(6), pp. 3322-3331 (I.F. 4.186) (*)
2. Massimo Di Fusco, Gabriele Favero and Franco Mazzei Polyazetidine-Coated Microelectrodes: Electrochemical and Diffusion Characterization of Different Redox Substrates (2011) Journal of Physical Chemistry Part. B, 115, pp. 972-979 (I.F. 3.696) (*)
3. Frasconi, M., Heyman, A., Medalsy, I., Porath, D., Mazzei, F., Shoseyov, O.,Wiring of redox enzymes on three dimensional self-assembled molecular scaffold, (2011) Langmuir 27 (20), pp. 12606-12613 (I.F. 4.186) (*)
4. Pepi, F., Tata, A., Garzoli, S., Giacomello, P., Ragno, R., Patsilinakos, A., Di Fusco, D’Annibale A., Cannistraro S., Baldacchini C., Favero G., Frasconi M., Mazzei, F., Chemically modified multiwalled carbon nanotubes electrodes with ferrocene derivatives through reactive landing, (2011) Journal of Physical Chemistry C 115 (11), pp. 4863-4871 (I.F. 4.805) (*)
5. Di Fusco, M., Federico, R., Boffi, A., Macone, A., Favero, G., Mazzei, F.
Characterization and application of a diamine oxidase from Lathyrus sativus as component of an electrochemical biosensor for the determination of biogenic amines in wine and beer
(2011) Analytical and Bioanalytical Chemistry 401 (2), pp. 707-716 (I.F. 3.778) (*)
6. Frasconi, M., Boer, H., Koivula, A., Mazzei, F., Electrochemical evaluation of electron transfer kinetics of high and low redox potential laccases on gold electrode surface, (2010) Electrochimica Acta, 56 (2), pp. 817-827. (I.F.3.832) (*)
7. Frasconi, M., Mazzei, F., Ferri, T., Protein immobilization at gold-thiol surfaces and potential for biosensing, (2010) Analytical and Bioanalytical Chemistry, 398 (4), pp. 1545-1564. (3.778)
8. Frasconi, M., Tortolini, C., Botrè, F., Mazzei, F., Multifunctional Au nanoparticle dendrimer-based surface plasmon resonance biosensor and its application for improved insulin detection, (2010) Analytical Chemistry, 82 (17), pp. 7335-7342. (I.F. 5.856) (*)
9. Frasconi, M., Favero, G., Boer, H., Koivula, A., Mazzei, F., Kinetic and biochemical properties of high and low redox potential laccases from fungal and plant origin, (2010) Biochimica et Biophysica Acta - Proteins and Proteomics, 1804 (4), pp. 899-908. (I.F. 3.635) (*)
10. Petruccioli, M., Frasconi, M., Quaratino, D., Covino, S., Favero, G., Mazzei, F., Federici, F., D'Annibale, A. Kinetic and redox properties of MnP II, a major manganese peroxidase isoenzyme from Panus tigrinus CBS 577.79 (2009) Journal of Biological Inorganic Chemistry, 14 (8), pp. 1153-1163. (I.F. 3.289)
11. Frasconi, M., Deriu, D., D’Annibale, A., Mazzei, F., Nanostructured materials based on the integration of ferrocenyl-tethered dendrimer and redox proteins on self-assembled monolayers: An efficient biosensor interface, (2009) Nanotechnology, 20 (50), art. no. 505501. (I.F. 3.979) (*)
12. Frasconi, M., D'Annibale, A., Favero, G., Mazzei, F., Santucci, R., Ferri, T., Ferrocenyl alkanethiols - thio β-cyclodextrin mixed self-assembled monolayers: evidence of ferrocene electron shuttling through the β-cyclodextrin cavity, (2009) Langmuir, 25 (22), pp. 12937-12944. (I.F. 4.186)
13. Frasconi, M., Rea, S., Matricardi, P., Favero, G., Mazzei, F., Scleroglucan-borax hydrogel: A flexible tool for redox protein immobilization, (2009) Langmuir, 25 (18), pp. 11097-11104. (I.F. 4.186) (*)
14. Frasconi, M., Mazzarino, M., Botrè, F., Mazzei, F., Surface plasmon resonance immunosensor for cortisol and cortisone determination, (2009) Analytical and Bioanalytical Chemistry, 394 (8), pp. 2151-2159. (3.778) (*)
15. Frasconi, M., Mazzei, F., Electrochemical and surface plasmon resonance characterization of β-cyclodextrin-based self-assembled monolayers and evaluation of their inclusion complexes with glucocorticoids, (2009) Nanotechnology, 20 (28), art. no. 285502. (I.F. 3.979) (*)
16. Mazzei, F., Favero, G., Frasconi, M., Tata, A., Pepi, F., Electron-transfer kinetics of microperoxidase-11 covalently immobilised onto the surface of multi-walled carbon nanotubes by reactive landing of mass-selected ions, (2009) Chemistry - A European Journal, 15 (30), pp. 7359-7367. (I.F. 5.925) (*)
17. Frasconi, M., Favero, G., Di Fusco, M., Mazzei, F., Polyazetidine-based immobilization of redox proteins for electron-transfer-based biosensors, (2009) Biosensors and Bioelectronics, 24 (5), pp. 1424-1430. (I.F. 5.602) (*)
18. Mazzei, F., Favero, G., Frasconi, M., Tata, A., Tuccitto, N., Licciardello, A., Pepi, F., Soft-landed protein voltammetry: A tool for redox protein characterization, (2008) Analytical Chemistry, 80 (15), pp. 5937-5944. (I.F. 5.856) (*)
19. Delle Noci, S., Frasconi, M., Favero, G., Tosi, M., Ferri, T., Mazzei, F.
Electrochemical kinetic characterization of redox mediated glucose oxidase reactions: A simplified approach (2008) Electroanalysis, 20 (2), pp. 163-169. (2.872) (*)
20. Pepi, F., Ricci, A., Tata, A., Favero, G., Frasconi, M., Delle Noci, S., Mazzei, F., Soft landed protein voltammetry, (2007) Chemical Communications, (33), pp. 3494-3496. (I.F. 6.169) (*)
Progetti di ricerca finanziati
2004-2006 – Progetto di ricerca finanziato dalla Gibertini Elettronica Srl: "Biosensori elettrochimici per glucosio e fruttosio in analisi di campioni di vino"
Responsabile scientifico dell'U.O. - Biosensors Laboratory
(durata 18 mesi; finanziamento: 35 k€)
2005-2007 - Ministero della Salute: "Utilizzo della saliva quale mezzo alternativo a sangue/urina per l'analisi di ormoni e metaboliti corticosteroidi e per il rilevamento dell'uso di sostanze biologicamente attive finalizzate a potenziare l'attività glicocorticoide."
Responsabile scientifico dell'U.O. - Biosensors Laboratory
(durata: 24 mesi; finanziamento dell’U.O.: 10 k€)
2006-2009 - Sixth Framework Programme priority 3 - Nanotechnologies and Nanosciences, Knowledge-based Multifunctional Materials, and New Production Processes and Devices.
Contract for: SPECIFIC TARGETED RESEARCH PROJECT
Project acronym: BIO-MEDNANO
Project full title: Integrating enzymes, mediators and nanostructures to provide bio-powered bio-electrochemical sensing systems
Responsabile scientifico U.O. Biosensors Laboratory
(durata: 36 mesi; finanziamento dell’U.O.: 450 k€)
2007-2009 - Ministero della Salute “Effetto del cloruro di cobalto sull’eritropoiesi: rilevamento dell’assunzione e del danno biologico”.
Coordinatore del progetto e responsabile scientifico dell'U.O. Biosensors Laboratory
(durata: 24 mesi; finanziamento: 60 k€ di cui 20k€ all’U.O.)
2011-2013 - Progetto di ricerca finanziato dalla Sapienza Università di Roma - "Applicazione della risonanza plasmonica superficiale alla progettazione di farmaci inibitori dell'integrasi."
Responsabile della ricerca
(durata 24 mesi: finanziamento dell’U.O.: 37,818 k€)
2012-2014 - Programma Europeo Eurostars nell’ambito dell’attività EUREKA –
Project acronym: NanoBioWine
Project full title: Nanotechnologies based biosensors for wine quality control
Responsabile scientifico dell'U.O. Biosensors Laboratory
(durata 24 mesi: finanziamento dell’U.O.: 215 k€)
Collaborazioni a livello europeo
Il Prof. Mazzei ha collaborato e collabora con i seguenti centri di ricerca europei:
National University of Ireland, Galway (Ireland): Prof. Dónal Leech
VTT Technical Research Centre of Finland (Finland): Dr Harry Boer, Anu Koivula, Maria Smolander
The Hebrew University of Jerusalem (Israel): Prof. Oded Shoseyov
University of Southampton (England): Prof. Phil Bartlett
Åbo Akademi, Process Chemistry Centre (Finland): Prof. Mikko Hupa
BVT Technologies a.s.(Czech Republic): Dr Jan Krejci (SME)
DropSens (Spain): Dr David Hernandez Santos (SME)
Metrohm Autolab BV (The Netherland): Dr Maarten Van Brussel (LE)
Institute of Bioprocess and Analytical Measurement Techniques (Germany): Dr Dieter Frense
Helmholtz Centre for Environmental Research (Germany): Dr Beate Strehlitz
IRTA – Research & Technology Food & Agriculture Institute (Spain): Dr Mònica Campàs- Nazione
- Italia
- Città /Località
- Roma
- Pagina web
- https://sites.google.com/a/uniroma1.it/biosensors-laboratory/home
- Skype ID
- franco6260
- Profili corso
- CHIMICA FISICA (A-L) (M-Z), Moodle HELP DESK
- Primo accesso
- lunedì, 18 febbraio 2013, 11:22 (1 anno 12 giorni)
- Accesso più recente
- lunedì, 3 marzo 2014, 09:08 (46 secondi)
-
-